CN103368299A - 一种表贴式永磁电机转子的磁极结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表贴式永磁电机转子的磁极结构，包括磁极和转子铁心，其特征是，所述磁极包括永磁体、固定组件与螺钉，所述固定组件安装在两个永磁体之间，通过螺钉紧固在转子铁心表面，所述永磁体均匀分布于转子铁心表面。本发明一种永磁电机的表贴式转子磁极结构，即节省了永磁材料又减少气隙磁场的谐波含量，达到节省成本和减振降噪的目的。

Description

一种表贴式永磁电机转子的磁极结构

技术领域

本发明涉及永磁体安装方式为表贴式的永磁电机，尤其涉及一种能够同时实现低噪声化和低成本的多极永磁电机的转子磁极结构。

背景技术

与电励磁电机相比，永磁电机有许多优点：稀土永磁材料的高磁能积使得同样输出功率时，整机重量减少30%，同体积时输出功率可增大至50%，可节约铜绕组用量，降低电机成本；但是随着制作永磁体的重要原料——稀土材料价格的不稳定，控制永磁材料重量在永磁电机中的用量成为了控制成本的重要手段，其是永磁体的用量相对较大的直接驱动的低速永磁电动机中，或者是直接驱动的风力发电机中。

以往的工程实践中，对表贴式的瓦片形的永磁体两端的处理通常是：削成一定合适的角度进而优化电机的气隙磁密波形，以达到减振降噪的目的，并且用利用这个角度将永磁体压住；通常，削角越大，气隙磁密波形就越好，但是在达到减振降噪的目的的同时，浪费了一定量的永磁体，同时增加了永磁体的加工成本。而且通常为了达到不降低气隙磁密的目的，不得不采用高性能的永磁材料。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种兼顾导磁和固定功能的固定组件，能导出永磁体的磁通又能固定住永磁体的一种表贴式的永磁电机的转子磁极结构。

本发明的上述目的，是通过以下技术方案来实现的：

一种表贴式永磁电机转子的磁极结构，包括磁极和转子铁心，所述磁极包括永磁体、固定组件与螺钉，所述固定组件安装在两个永磁体之间，通过螺钉紧固在转子铁心表面，所述永磁体均匀分布于转子铁心表面。

上述表贴式永磁电机转子的磁极结构，所述的转子铁心表面为多边形，永磁体与转子铁心的配合为平面配合。

上述表贴式永磁电机转子的磁极结构，所述的永磁体为梯形块。

进一步的，所述的梯形块，每两块极性相反的梯形块永磁体是由一个矩形块的永磁材料切割而成。

进一步的，所述的固定组件由盖板、衬板和导磁材料块构成。

进一步的，所述的盖板和衬板为非导磁材料（优选材料为铝合金）。

进一步的，所述的导磁材料块为10号钢。

进一步的，所述的盖板和衬板夹住导磁材料块。

进一步的，所述的导磁材料块的高度高出永磁体的距离为电机最大气隙的1/3-1/2。 

进一步的，所述的导磁材料块有与永磁体相适应的斜边角度。

本发明公开了一种永磁电机的表贴式转子磁极结构，其转子铁心外表面为多边形，电机的每一个极由一块永磁体和一个个固定组件组成，永磁体为矩形块切割成的梯形，固定组件安装在两个永磁体之间，通过螺钉紧固在转子铁心表面，固定组件包括盖板和衬板，盖板和衬板夹住导磁材料块，盖板和衬板均为非导磁材料，导磁材料块要求具有与永磁体相适应的斜边角度，以起到固定永磁体的作用，导磁材料块能导出永磁体的磁通又能固定住永磁体，即可以少永磁材料又可以减少气隙磁场的谐波含量，达到节省成本和减振降噪的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：固定组件安装在两个永磁体之间，通过螺钉紧固在转子铁心表面，进而保证电机的平稳运行。

附图说明

图1是本发明磁极结构示意图；

图2和图3是永磁体的加工示意图；

图4是固定组件结构示意图；

图5是固定组件的拆解图；

图6为通常采用表贴式安装转子的磁极结构的气隙磁密波形的谐波分析图；

图7是本发明实例采用的磁极结构的气隙磁密波形的谐波分析图；

图8是本发明的平面图；

图中：固定组件1，永磁体2，转子铁心3，螺钉4，切割线5，倒角6，磁极7，导磁材料块a，盖板b，衬板c。

具体实施方式

下面结合实施例和实验例详细说明本发明的技术方案，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，但保护范围不限于此。

实施例：一种表贴式永磁电机转子的磁极结构，包括磁极7和转子铁心3，所述磁极7包括永磁体2、固定组件1与螺钉4，所述固定组件安装在两个永磁体2之间，通过螺钉4紧固在转子铁心3表面，所述永磁体2均匀分布于转子铁心3表面。转子铁心3表面为多边形，永磁体2与转子铁心3的配合为平面配合。永磁体2为梯形块。所述的梯形块，每两块极性相反的梯形块永磁体是由一个矩形块的永磁材料切割而成。固定组件1由盖板b、衬板c和导磁材料块a构成。盖板b和衬板c为非导磁材料（优选材料为铝合金）。导磁材料块（优选材料为10号钢）。盖板b和衬板c夹住导磁材料块a。导磁材料块a的高度高出永磁体2的距离为电机最大气隙的1/3-1/2。 导磁材料块a有与永磁体相适应的斜边角度。

参见图1和图8，本发明的表贴式永磁电机转子，为了解决通常采用的瓦片形永磁体的不足，将永磁体2的形状改成了梯形，均匀的分布在转子铁心3的表面，并将转子铁心3的表面改成了多边形，将永磁体2与转子铁心3的结合面改为平面配合；因此改善了永磁体2与转子铁心3的配合。

参见图2和图3，本发明的永磁体2是由矩形块的永磁体按照切割线5切割而成，并将矩形块永磁体的两底脚切割成倒角6，不会造成永磁材料的浪费，方便了永磁体的固定。

为了节约成本，缩小了永磁体宽度，并在永磁体2梯形的两个斜边上分别压住两个固定组件；本实施例中，为便于更多的导引出永磁体的磁场，要使固定组件1高出永磁体2，高出的高度最佳为1mm；但是为了保证永磁电机能够稳定的运行，固定组件1不应接近定子内径。

安装时，首先在已经打好螺孔的转子铁心3表面找到适合永磁体2安装的平面，用夹具固定住，并不涂抹浇水，然后在已经放置好的永磁体2的一侧放置一个固定组件1，用螺钉4固定，并不夹紧；然后将永磁体2抽出，涂抹胶水，再将其插入到刚才固定的组件1下面，然后再固定组件1的另一侧涂抹胶水，并粘贴相反极性的永磁体2，然后紧固固定组件1，重复上诉步骤，将所有永磁体2和固定组件1放置完毕。

放置最后一块永磁体2的时候放不下或者空隙太大，将所有的永磁体2和不导磁材料进行调整；调整完毕后，松开一块永磁体1，涂抹胶水，将其固定住，永磁体2两边的固定组件1要放置在原来的位置上，这样依次涂抹胶水，将所有的永磁体2依次固定，最后每一块永磁体2都要固定在需要的位置上，置一天一夜后，完成整个安装。

参见图4和图5，固定组件1包括三个部分，导磁材料块a、非导磁材料的盖板b和衬板c。盖板b和衬板c，使导磁材料块a得到固定；盖板b和衬板c夹住导磁材料块a，盖板b和衬板c均为非导磁材料，导磁材料块a要求具有与永磁体2相适应的斜边角度，以起到固定永磁体2的作用。导磁材料可以用10号钢，非导磁材料可以用铝合金材料。

本发明课题组将采取实施例的表贴式永磁电机转子的磁极结构与普通表贴式永磁电机转子的磁极结构进行了对比试验，谐波幅值占基波的百分比条形图见图6和图7所示。

结果显示：采用本发明专利的实例后的磁极发出的气隙磁密波形的谐波含量大大降低，且基波幅值并没有损失太多，谐波畸变率为2.85%，基波幅值为0.8438T；另外，可以理解的是，本实施例仅仅是示意性的采用20极转子进行说明，并非对本发明限制，本发明的技术方案完全可以运用在22极或者更多极的转子上，而这些变化和改进同样落入本发明保护的范围中。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                              

Claims (10)

1.一种表贴式永磁电机转子的磁极结构，包括磁极和转子铁心，其特征是，所述磁极包括永磁体、固定组件与螺钉，所述固定组件安装在两个永磁体之间，通过螺钉紧固在转子铁心表面，所述永磁体均匀分布于转子铁心表面。

2.根据权利要求1所述的磁极结构，其特征是，所述的转子铁心表面为多边形，永磁体与转子铁心的配合为平面配合。

3.根据权利要求1所述的磁极结构，其特征是，所述的永磁体为梯形块。

4.根据权利要求3所述的磁极结构，其特征是，所述的梯形块，每两块极性相反的梯形块永磁体是由一个矩形块的永磁材料切割而成。

5.根据权利要求1所述的磁极结构，其特征是，所述的固定组件由盖板、衬板和导磁材料块构成。

6.根据权利要求5所述的磁极结构，其特征是，所述的盖板和衬板为非导磁材料（优选材料为铝合金）。

7.根据权利要求5所述的磁极结构，其特征是，所述的导磁材料块材料为10号钢。

8.根据权利要求5所述的磁极结构，其特征是，所述的盖板和衬板夹住导磁材料块。

9.根据权利要求5所述的磁极结构，其特征是，所述的导磁材料块的高度高出永磁体的距离为电机最大气隙的1/3-1/2（优选高出1mm）。

10.根据权利要求5所述的磁极结构，其特征是，所述的导磁材料块有与永磁体相适应的斜边角度。

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